CN203502774U - 电脑控制式多通道信号发生器 - Google Patents

Abstract

一种电脑控制式多通道信号发生器，由主机和电脑两部分组成，主机和电脑之间有USB连接线，主机包括外壳、交流电连线、电源开关、USB接口、信号输出接口、机内集成电路板、指示灯；其中USB接口、信号输出接口在外壳的左右侧；机内集成电路板包括电源电路、多通道信号发生电路和主控电路，所述的多通道信号发生电路包括单片机电路、D／A转换电路、信号放大电路、DC／DC电源电路，主控电路包括单片机电路、指示灯电路、USB接口电路；本装置不但有常规信号发生器的所有功能，而且其多通道的信号同步输出功能还可以模拟出集成电路板正常工作所需的信号，能快速判断被测集成电路的好坏，还能模拟出各种复杂干扰信号来测试集成电路板的性能。

Description

电脑控制式多通道信号发生器

[技术领域]

本实用新型属于集成电路板检测用信号发生装置，具体是电脑控制式多通道信号发生器。

[背景技术]

信号发生器又称信号源，是用于产生测试信号的仪器，在生产实践和科技等领域中有着广泛的应用：随着电子技术的进步，半导体技术的不断发展，现在的集成电路板元器件越来越密集，功能越来越复杂，常规的信号发生器只能提供单个通道的信号，并且多台信号发生器之间的信号不能同步，而且价格昂贵，这样的信号发生器已经不能满足现代集成电路板的测试要求：本装置利用电脑的强大计算功能组合单片机与数模转换电路来实现多通道的信号输出，本装置不但有常规的信号发生器应有的功能，而且其多通道的信号同步输出功能还可以模拟出集成电路板正常工作所需的信号，这个功能可以快速判断被测集成电路的好坏，还能模拟出各种复杂干扰信号来测试集成电路板的性能，本装置不但功能强大，其价格却远低于常规的信号发生器，本装置目前采用20个通道，以后可以按需要扩展通道，最多可达255个通道，本装置所要输出的信号通常是2MHz以下的周期性信号，也可以通过更换内部芯片来提高输出信号的频率，随着芯片技术的不断进步，芯片的频率在不断提升，价格在不断降低。

[发明内容]

本实用新型要解决的技术问题是提供一种电脑控制式多通道信号发生器；

解决上述技术问题采用如下技术方案：本电脑控制式多通道信号发生器，由主机和电脑两部分组成，主机和电脑之间有USB连接线，主机包括外壳、交流电连线、电源开关、USB接口、信号输出接口、机内集成电路板、指示灯，其中USB接口、信号输出接口在外壳的左右侧，机内集成电路板在外壳的内部；电路部分包括电源电路、多通道信号发生电路和主控电路，所述的电源电路包括变压器、整流桥和稳压芯片，主控电路包括单片机电路、指示灯电路、USB接口电路：所述的多通道信号发生电路中的每个通道各自独立，并且各通道的电路结构完全相同，每个通道拥有独立地址码，每一通道的信号发生电路均包含一个单片机电路、一个D／A转换电路、一个信号放大电路、一个DC/DC电源电路：上述电源电路、多通道信号发生电路和主控电路之间的连接关系是：电源电路的直流供电输出端分别连接到主控电路的直流供电输入端和多通道信号发生电路中各路DC／DC的输入端，多通道信号发生电路中各通道单片机的串口通信引脚与主控电路中单片机的串口通信引脚连接。

所述的电源电路内部的连接关系是：变压器T₁的初级线圈经过熔丝F₁接到电源开关SW₁的一端，电源开关SW₁的另一端接交流电连线，变压器T₁的各个次级线圈分别接整流桥D₁和D₂的输入端，D₁和D₂的输出端都接有滤波电容，整流桥D₁的输出端接稳压芯片U₁的IN引脚，稳压芯片U₁的OUT引脚接有滤波电容和电源指示灯DS₁。

所述的多通道信号发生电路内部的连接关系是：多通道信号发生电路内部各通道各自独立，并且各通道的电路结构完全相同：每一通道的信号发生电路均包含一个单片机电路、一个D／A转换电路、一个信号放大电路、一个DC／DC电源电路；运放U₃的输出端与信号输出接口的插针V连接，U₃的输出端直接与负输入端连接，U₃的输入端与数模转换芯片U₂的输出端连接，U₂的输入端连接单片机U₅的输入输出口，U₅的输入输出口上还连接地址拨码开关S₁。

所述的主控电路内部的连接关系是：主控电路包括单片机电路、指示灯电路、USB接口电路；单片机U₆的输入输出口外接了指示灯DS2和USB接口电路。

所述的多通道信号发生电路的多路为2-255路。

所述的主控电路通过USB接口外接电脑。

本实用新型的有益效果是：当今社会电脑已经非常普及，本装置利用电脑的强大计算功能组合单片机与数模转换电路来实现多通道的信号输出，本装置不但有常规的信号发生器应有的功能，而且其多通道的信号同步输出功能还可以模拟出集成电路板正常工作所需的信号，这个功能可以快速判断被测集成电路的好坏，还能模拟出各种复杂干扰信号来测试集成电路板的性能，本装置不但功能强大，其价格却远低于常规的信号发生器；在多通道信号发生电路里，各通道都有单片机电路、D／A转换电路、信号放大电路、DC／DC电源电路的做法使得各通道各自独立，并且各通道的电路结构完全相同；这样便于在需要的时候扩展通道，也便于各通道独立处理数据，提高了同步的精度和信号输出的速率，并且在增加通道数量的情况下仍然能保持精度和速率不变。

[附图说明]

图1是本装置的外形结构示意图；

图2是本装置的电路结构框图；

图3是电源电路的电路图：

图4是多通道信号发生电路其中一路的电路图；

图5是主控电路的电路图。

[具体实施方式]

本实用新型结合实施例并参照附图作进一步详述：本电脑控制式多通道信号发生器，由主机和电脑两部分组成，主机部分包括外壳1、交流电连线2、电源开关3、USB接口4、信号输出接口5、机内集成电路板6、指示灯7，其中USB接口4和信号输出接口5在外壳的左右侧，机内集成电路板6在外壳的内部；电路部分包括电源电路8、多通道信号发生电路9和主控电路10，所述的电源电路8包括变压器、整流桥和稳压芯片，所述的多通道信号发生电路9中的每个通道各自独立，并且各通道的电路结构完全相同，每一通道的信号发生电路均包含一个单片机电路A、一个D／A转换电路B、一个信号放大电路C、一个DC／DC电源电路D，所述的主控电路10包括单片机电路E、USB接口电路F、指示灯电路G。

上述电源电路8、多通道信号发生电路9和主控电路10的连接关系是：电源电路8的各路电源输出端分别与多通道信号发生电路9中各路DC／DC的电源输入端和主控电路10的电源输入端连接，多通道信号发生电路9中各通道单片机通过串口与主控电路10中单片机连接。

电源电路8内部的连接关系是：变压器T₁的初级线圈经过熔丝F₁接到电源开关SW₁的一端，电源开关SW₁的另一端接交流电连线，变压器T₁的各个次级线圈分别接整流桥D₁和D₂的输入端，D₁和D₂的输出端都接有滤波电容，整流桥D₁的输出端接稳压芯片U₁的IN引脚，稳压芯片U₁的OUT引脚接有滤波电容和电源指示灯DS₁。

根据串口通信负载能力，多通道信号发生电路9的多路为2-255路，其内部的连接关系是：多通道信号发生电路9内部各通道各自独立，并且各通道的电路结构完全相同：每一通道的信号发生电路均包含一个单片机电路A、一个D／A转换电路B、一个信号放大电路C、一个DC／DC电源电路D；信号放大电路C中的运放U₃的输出端与信号输出接口的插针VS连接，U₃的输出端直接与负输入端连接，U₃的输入端与数模转换芯片U₂的输出端连接，U₂的输入端连接单片机U₅的输入输出口，U₅的输入输出口上还连接地址拨码开关S₁。

所述的主控电路10内部的连接关系是：主控电路10包括单片机电路E、USB接口电路F、指示灯电路G；指示灯电路G中的DS2的负极与单片机U₆的输入输出口连接，DS₂的正极通过电阻R₆与+5V电源连接：USB接口电路F中的USB接口芯片U₇的UD+引脚与USB接口J₁的UD+引脚连接，U₇的UD-引脚与J₁的UD-引脚连接，U₇的D₀-D₇引脚、INT#引脚、WR#引脚、RD#引脚、AO#引脚、CS#引脚分别与单片机U₆的输入输出口连接：

参见图1，本装置的主机有一个外壳1，外壳面上有220V、50Hz的交流电插头2和交流电的电源开关3；外壳侧面有USB接口4，本装置需通过USB连接线插接在电脑上使用：信号输出接口5在外壳1另一侧，用于输出各种信号，信号输出接口7的插针分为信号发生插针VS和电源地插针GS，分上下二排并从左到右按序排列，信号发生插针在上排，编号从左到右为VS₁到VS_n，电源地的插针在下排，编号从左到右为GS₁到GS_n，在测量电气设备时，信号发生插针VS按自定义约定的顺序连接被测设备的输入引脚，接地插针GS与被测设备的对应地连接，本装置的电路部分制成机内集成电路板6，安装在外壳1的内部，是本装置的核心部件：外壳1的面上还有指示灯7，提示本装置的工作状态。

参见图2，本装置的电路部分由三个电路组成：一是主控电路10，负责管理多通道信号发生电路、与电脑11交换数据等：二是电源电路8，将输入220V的交流电压转换成+5V、+24V的直流电压给本装置提供直流电压：三是多通道信号发生电路9，每个通道各自独立，并且各通道的电路结构完全相同，每个通道的地址是由地址拨码开关决定的，当地址拨码开关处于全OFF状态时地址由软件设定，每一通道的信号发生电路均包含一个单片机电路A、一个D／A转换电路B、一个信号放大电路C、一个DC／DC电源电路D：本装置目前采用20个通道，以后可以按需要扩展通道，最多可达255个通道：机内集成电路板6是指本装置外壳内部承担工作的集成电路板。

图3是电源电路的电路图，SW₁是电源开关，F₁是1.5A保险丝，R2是保护变压器的压敏电阻，变压器T₁将输入的交流220V电压转换成低压，D₁-D₂是把交流电压转成近似直流电压的桥式整流桥，C₁-C₅是滤波电容，U₁是稳压芯片：U₁的OUT端输出+5V给主控电路10供电，整流桥D₂的输出端输出接近24V的直流电压给多通道信号发生电路9中的DC／DC供电；指示灯DS₁是电源指示灯。

图4是多通道信号发生电路9中一个通道的电路图，本装置的单片机U₅采用高速、低功耗、强抗干扰的新一代STC12C5A60S2，其内部集成了MAX810专用复位电路，D／A转换电路B中的U₂采用低成本精密的12位、双极性的数模转换芯片AD5412，AD5412自带+5V基准电压输出，信号放大电路C中的U3采样ADA4000-1；本装置在输出信号时，由电脑程序发送波形信息给主控电路10中的单片机U₆，由单片机U₆发把波形信息分配到各通道的单片机电路A的单片机U₅中，单片机U₅根据信息内容按时序把数据送到D／A转换电路B，由U₂进行数模转换后输出模拟信号，U₂的VOUT引脚输出的模拟信号送到信号放大电路C中U₃的正输入端，U₃的负输入端信号与输出端直接连接，组成跟随器电路，模拟信号经过运放U₃放大后输送到信号输出接口5的插针VS端。

图5是主控电路电路图，主控电路10由单片机电路E、USB接口电路F、指示灯电路I组成，单片机电路E中的单片机U₆采用高速、低功耗、强抗干扰的新一代STC12C5A60S2，USB接口芯片U₇采用CH372；单片机U₆的输入输出口外接了指示灯DS2和USB接口芯片U₇，U₇的UD+、UD-引脚与USB接口J₁的UD+、UD-引脚连接。

本装置的主机需要连接电脑才能工作，由电脑端执行程序发送对应的波形信息给主机，由主机按收到的指令信息控制各通道按时序输出各种信号，由于通道多，而且各通道保持同步输出，因此本装置能用于复杂集成电路板的测试，而且其价格非常实惠，这是单通道信号发生器不能满足的。

Claims (4)

1.一种电脑控制式多通道信号发生器，由主机和电脑(11)两部分组成，主机和电脑(11)之间有USB连接线，其特征是主机部分包括外壳(1)、交流电连线(2)、电源开关(3)、USB接口(4)、信号输出接口(5)、机内集成电路板(6)、指示灯(7)，其中USB接口(4)和信号输出接口(5)在外壳的左右侧，机内集成电路板(6)在外壳的内部：机内集成电路板(6)上的电路包括电源电路(8)、多通道信号发生电路(9)和主控电路(10)，所述的电源电路(8)包括变压器、整流桥和稳压电路，主控电路(10)包括单片机电路(E)、USB接口电路(F)指示灯电路(G)，多通道信号发生电路(9)内部各通道各自独立，并且各通道的电路结构完全相同，每一通道的信号发生电路均包含一个单片机电路(A)、一个D／A转换电路(B)、一个信号放大电路(C)、一个DC/DC电源电路(D)；上述电源电路(8)、多通道信号发生电路(9)和主控电路(10)的连接关系是：电源电路(8)的直流供电输出端分别连接到主控电路(10)的直流供电输入端和多通道信号发生电路(9)中各路DC／DC的输入端，多通道信号发生电路(9)中各通道单片机的串口通信引脚与主控电路(10)中单片机的串口通信引脚连接。

2.如权利要求1所述的电脑控制式多通道信号发生器，其特征是所述的电源电路(8)内部的连接关系是：变压器T₁的初级线圈经过熔丝F₁接到电源开关SW₁的一端，电源开关SW₁的另一端接交流电连线，变压器T₁的各个次级线圈分别接整流桥D₁和D₂的输入端，D₁和D₂的输出端都接有滤波电容，整流桥D₁的输出端接稳压芯片U₁的IN引脚，稳压芯片U₁的OUT引脚接有滤波电容和电源指示灯DS₁。

3.如权利要求1所述的电脑控制式多通道信号发生器，其特征是所述的多通道信号发生电路(9)内部的连接关系是：多通道信号发生电路(9)内部各通道各自独立，并且各通道的电路结构完全相同；每一通道的信号发生电路均包含一个单片机电路(A)、一个D／A转换电路(B)、一个信号放大电路(C)、一个DC／DC电源电路(D)；运放U₃的输出端与信号输出接口的插针VS连接，U₃的输出端直接与负输入端连接，U₃的正输入端与数模转换芯片U₂的输出端连接，U₂的输入端连接单片机U₅的输入输出口，U₅的输入输出口上还连接地址拨码开关S₁。

4.如权利要求1所述的电脑控制式多通道信号发生器，其特征是所述的主控电路(10)内部的连接关系是：主控电路(10)包括单片机电路(E)、USB接口电路(F)和指示灯电路(G)；单片机U₁₇的输入输出口上分别接有指示灯电路和USB接口电路。

Images